资源简介

课题3　金属资源的利用和保护
第1课时　金属矿物及铁的冶炼　含杂质物质的有关计算
知识梳理
知识点1　常见的金属矿物
(1)存在形式：地球上的金属资源除__金、银__等少数以单质形式存在，其余多以化合物形式存在。
(2)常见金属矿物
金属 矿物 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿
主要 成分 __Fe2O3__ __Fe3O4__ __Al2O3__ Cu2O TiO2 MnO2
知识点2　铁的冶炼
(1)炼铁的主要原理：__Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2__。
(2)高炉炼铁
①原料：__赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气__。
②冶炼原理：在高温下，利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。
③产品：__生铁__。
高炉炼铁冶炼出来的不是纯铁，而是生铁；高炉炼铁的还原剂是CO，而不是焦炭。
知识点3　含杂质物质的计算
(1)化学方程式所表达的是纯净的物质间的质量关系，因此当反应物或生成物含杂质时，应首先换算成纯净物的质量，再进行计算。
(2)不纯物质、纯净物和纯度之间的关系
①纯净物的质量＝__不纯物质的质量×纯度__。
②不纯物质的质量＝__纯物质的质量÷纯度__。
③纯度＝×100%
进行含杂质物质的计算时，要看清题中所给的质量分数是杂质的质量分数还是纯物质的质量分数，计算时一般都假定杂质不发生反应，换算后的纯物质的质量在代入化学方程式时要找准对应的位置。
重难突破
重难点　铁的冶炼
【典例】如图为实验室模拟炼铁的实验改进装置(部分夹持仪器已略去)。下列说法错误的是(　　　)
A.该装置的缺点是没有处理尾气
B．玻璃管中的现象是红棕色粉末变成黑色
C．澄清石灰水可以验证有二氧化碳生成
D．实验前要先通入CO，再加热
解析：气体进入B装置，澄清石灰水与二氧化碳反应，一氧化碳难溶于水，不与澄清石灰水反应，将石灰水排到C中，所以该装置用B收集尾气；一氧化碳和氧化铁高温下反应生成铁和二氧化碳，能观察到玻璃管中红棕色粉末变成黑色；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以澄清石灰水可以验证有二氧化碳生成；一氧化碳具有可燃性，与空气混合受热可能会发生爆炸；实验前要先通入CO，将装置内空气全部排尽，防止爆炸。
答案：A
(1)先通CO的目的：排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，可能会发生爆炸。
(2)实验完毕后继续通入CO直到玻璃管冷却的目的：防止氧化铁被还原成的铁粉在较高温度下被重新氧化。
(3)尾气处理：因为CO有毒，所以尾气中的CO气体要经过点燃处理或收集备用，防止污染空气。
【对点训练】
1．《天工开物》描述了锡和锌的冶炼方法，下列说法不正确的是(　B　)
　
A．图a中X为CO2
B．图a炼锡时混入少许铅形成合金，产物更难熔化流出
C．图b泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提高热量
D．图b必须冷却后才能取锌，是为了防止锌在较高的温度下又被氧化
化学反应前后原子的种类、数目不变，可知X为CO2；合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低，图a炼锡时混入少许铅形成合金，产物更易熔化流出；煤饼燃烧放热，图b泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提高热量；必须冷却后才能取锌，是为了防止锌在较高温度下会被氧化成氧化锌。
2．钢铁在生产生活中应用广泛。结合工业炼铁的简易流程图，回答下列问题：
(1)为增大反应物的接触面积，使反应更充分，①处的具体措施是__将矿石粉碎(合理即可)__。
(2)每年有大量金属因腐蚀而报废，防止铁生锈的方法有__在铁制品表面涂油(合理即可)__(只写一种)。
(3)写出工业炼铁主要反应原理的化学方程式__Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2__。
(4)生铁和钢的性能不同，原因是__含碳量不同__。
(5)请对高炉气体的处理提出合理化建议__回收再利用(合理即可)__(写一条即可)。
即时默写
请写出下列与金属的冶炼有关的化学方程式：
第2课时　金属资源的保护
知识梳理
知识点1　金属的腐蚀与防护
(1)铁制品锈蚀过程，实际上是铁与空气中的__氧气__、__水蒸气__等发生化学反应的过程。
(2)防止钢铁生锈的措施：①保持其表面__干燥__；②在其表面刷__油漆__，如铁门等；③在金属表面涂__防锈油__，如自行车的链条；④在其表面镀一层其他金属，如水龙头；⑤改变金属的比例，如制成不锈钢等。
生活经验告诉我们，其他一些条件也影响铁生锈的快慢。如切过咸菜的菜刀、炒菜后的铁锅、海边的铁制品等锈蚀更快，这是湿度大、盐分多的缘故。
知识点2　金属资源的保护
(1)必要性：①金属资源是有限的而且不可再生；②废旧金属的随意丢弃造成资源浪费和环境污染。
(2)有效途径：①防止金属的__锈蚀__；②回收利用废旧金属；③有计划、合理地开采矿物；④寻找金属的__代用品__。
重难突破
重难点　金属的锈蚀与防护
【典例】下列措施中，不能防止金属制品锈蚀的是(　　　)
A．在表面刷漆　　　　　　　 B．在表面涂油
C．在表面镀铬 D．用湿布擦拭
解析：在表面刷漆，能隔绝氧气和水，能防止金属制品锈蚀；在表面涂油，能隔绝氧气和水，能防止金属制品锈蚀；在表面镀铬，能隔绝氧气和水，能防止金属制品锈蚀；用湿布擦拭，金属制品能与氧气、水分充分接触，不能防止金属制品锈蚀。
答案：D
防止铁制品锈蚀的方法
(1)“讲卫生”——保持铁制品表面洁净和干燥。
(2)“穿外衣”——在铁制品表面覆盖一层保护膜，如喷漆、涂油、搪瓷、电镀、烤蓝等。
(3)“强体质”——改变金属的组成与结构，制成耐腐蚀的合金，如制成不锈钢等。
【对点训练】
1．世界每年因锈蚀而损失的金属数量巨大，防止金属锈蚀已成为科学研究中的重大课题。下列有关金属锈蚀与保护措施中不正确的是(　D　)
A．铁锈蚀的实质是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生了化学变化
B．同样的铁制品在潮湿多雨的西南地区比在北方干燥地区更易锈蚀
C．在铁表面刷油漆可以防止铁锈蚀
D．铝的抗锈蚀性能比铁强，生活中可用钢丝球洗刷铝锅
2．如图所示，将两枚光亮的铁钉分别用细线吊置于甲、乙中，并使部分铁钉露出液面。放置一段时间，出现了锈蚀。下列说法不正确的是(　C　)
A．甲、乙中，气体含氧气的体积分数不相等
B．甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀
C．乙中，铁钉在水面下的部分锈蚀最严重
D．丙中，导管内上升一段水柱
甲中的植物油中没有溶解氧气，且植物油把空气与下面的水隔离，乙中水内会溶解一部分氧气，所以甲、乙中，气体含氧气的体积分数不相等，A说法正确；甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀，因为没有与水、氧气接触，B说法正确；乙中，铁钉在水面下的部分锈蚀不严重，在水面与空气接触的部位锈蚀最严重，C说法错误；铁钉生锈消耗了氧气，使乙瓶内气体压强减小，在外界大气压的作用下，丙中导管内液面上升，D说法正确。
实验剖析
实验　铁制品锈蚀条件的探究
1．实验原理
铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应。
2．实验操作
编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
实验 条件 铁钉与空气和水同时接触 铁钉全部浸入蒸馏水中 铁钉在干燥的空气中
实验 图示
3.注意事项
实验中所用蒸馏水经煮沸并迅速冷却，煮沸的目的是将溶解在水中的氧气除去，迅速冷却的目的是减少(或防止)空气中的氧气溶入水中；植物油的作用是将蒸馏水和空气隔绝，防止空气中的氧气溶解到水中；干燥剂的目的是干燥空气，使铁钉不与水蒸气接触。
4．实验现象及分析
实验装置 实验现象 分析
Ⅰ 铁钉生锈 Ⅰ和Ⅱ对比可知影响铁生锈的因素是氧气；Ⅰ和Ⅲ对比可知影响铁生锈的因素是水
Ⅱ 铁钉没有生锈
Ⅲ 铁钉没有生锈
5.装置创新
6．拓展应用
(1)铜锈的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]。
如图是探究影响铜锈蚀条件的实验。要证明铜锈蚀与二氧化碳有关，需要进行的是实验AD。
　　　　
　　　　
(2)若铁锈蚀条件的探究在密闭容器中进行，由于氧气的消耗会使容器内的压强变小，据此原理可用于测定空气中氧气的含量。
【对点训练】
铁是世界生产量最大的金属，也是应用最为广泛的金属。某化学学习小组对铁的锈蚀产生了浓厚的兴趣，在老师的指导下进行了如下实验探究。
【知识回顾】
(1)铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的__氧气__和水蒸气等发生化学反应的过程。
【实验探究】
该小组利用如下装置对铁钉锈蚀的条件进行探究，一段时间后，在A和B中没有观察到明显现象，C和D中铁钉有锈蚀。
　　　
(2)B中将蒸馏水煮沸的目的是__除去水中溶解的氧气，防止干扰实验__。
(3)以上装置__AD__(填字母)的实验对比，说明铁钉锈蚀需要水。
(4)C中的铁钉比D中的锈蚀更严重，原因可能是__C中的铁钉接触的氧气量比D中的多__。
(1)铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气和水蒸气等发生化学反应的过程。(2)将蒸馏水煮沸的目的是除去水中溶解的氧气，防止干扰实验。(3)对比实验A和D，其他条件都相同，A中没有水分，铁钉未生锈，D中有水分，铁钉生锈，说明铁钉生锈需要水。(4)C中的铁钉接触的氧气量比D中的多，与水和氧气接触更充分，所以锈蚀更严重。
〈问题拓展〉
　为进一步探究铁钉锈蚀过程中气态物质的变化，该小组按示意图E所示装置完成以下实验：向锥形瓶中加入少量稀盐酸，同时测量锥形瓶内气体压强随时间的变化，直至铁钉表面全部生锈。锥形瓶内气体压强的变化趋势为__压强会先增大后减小__；请你解释压强变化的原因__铁和稀盐酸反应生成氢气且金属与酸反应放热，所以压强增大；金属与酸反应完毕温度恢复至室温，铁生锈消耗氧气，压强又减小__。
E课题3　金属资源的利用和保护
第1课时　金属矿物及铁的冶炼　含杂质物质的有关计算
知识梳理
知识点1　常见的金属矿物
(1)存在形式：地球上的金属资源除__ __等少数以单质形式存在，其余多以化合物形式存在。
(2)常见金属矿物
金属 矿物 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿
主要 成分 __ __ __ __ __ __ Cu2O TiO2 MnO2
知识点2　铁的冶炼
(1)炼铁的主要原理：__ __。
(2)高炉炼铁
①原料：__ __。
②冶炼原理：在高温下，利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。
③产品：__ __。
高炉炼铁冶炼出来的不是纯铁，而是生铁；高炉炼铁的还原剂是CO，而不是焦炭。
知识点3　含杂质物质的计算
(1)化学方程式所表达的是纯净的物质间的质量关系，因此当反应物或生成物含杂质时，应首先换算成纯净物的质量，再进行计算。
(2)不纯物质、纯净物和纯度之间的关系
①纯净物的质量＝__ __。
②不纯物质的质量＝__ __。
③纯度＝×100%
进行含杂质物质的计算时，要看清题中所给的质量分数是杂质的质量分数还是纯物质的质量分数，计算时一般都假定杂质不发生反应，换算后的纯物质的质量在代入化学方程式时要找准对应的位置。
重难突破
重难点　铁的冶炼
【典例】如图为实验室模拟炼铁的实验改进装置(部分夹持仪器已略去)。下列说法错误的是(　　　)
A.该装置的缺点是没有处理尾气
B．玻璃管中的现象是红棕色粉末变成黑色
C．澄清石灰水可以验证有二氧化碳生成
D．实验前要先通入CO，再加热
(1)先通CO的目的：排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，可能会发生爆炸。
(2)实验完毕后继续通入CO直到玻璃管冷却的目的：防止氧化铁被还原成的铁粉在较高温度下被重新氧化。
(3)尾气处理：因为CO有毒，所以尾气中的CO气体要经过点燃处理或收集备用，防止污染空气。
【对点训练】
1．《天工开物》描述了锡和锌的冶炼方法，下列说法不正确的是( )
　
A．图a中X为CO2
B．图a炼锡时混入少许铅形成合金，产物更难熔化流出
C．图b泥罐外煤饼的主要作用是燃烧提高热量
D．图b必须冷却后才能取锌，是为了防止锌在较高的温度下又被氧化
2．钢铁在生产生活中应用广泛。结合工业炼铁的简易流程图，回答下列问题：
(1)为增大反应物的接触面积，使反应更充分，①处的具体措施是__ __。
(2)每年有大量金属因腐蚀而报废，防止铁生锈的方法有__ __(只写一种)。
(3)写出工业炼铁主要反应原理的化学方程式__ __。
(4)生铁和钢的性能不同，原因是__ __。
(5)请对高炉气体的处理提出合理化建议__ __(写一条即可)。
即时默写
请写出下列与金属的冶炼有关的化学方程式：
第2课时　金属资源的保护
知识梳理
知识点1　金属的腐蚀与防护
(1)铁制品锈蚀过程，实际上是铁与空气中的__ __、__ __等发生化学反应的过程。
(2)防止钢铁生锈的措施：①保持其表面__ __；②在其表面刷__ __，如铁门等；③在金属表面涂__ __，如自行车的链条；④在其表面镀一层其他金属，如水龙头；⑤改变金属的比例，如制成不锈钢等。
生活经验告诉我们，其他一些条件也影响铁生锈的快慢。如切过咸菜的菜刀、炒菜后的铁锅、海边的铁制品等锈蚀更快，这是湿度大、盐分多的缘故。
知识点2　金属资源的保护
(1)必要性：①金属资源是有限的而且不可再生；②废旧金属的随意丢弃造成资源浪费和环境污染。
(2)有效途径：①防止金属的__ __；②回收利用废旧金属；③有计划、合理地开采矿物；④寻找金属的__ __。
重难突破
重难点　金属的锈蚀与防护
【典例】下列措施中，不能防止金属制品锈蚀的是(　　　)
A．在表面刷漆　　　　　　　 B．在表面涂油
C．在表面镀铬 D．用湿布擦拭
防止铁制品锈蚀的方法
(1)“讲卫生”——保持铁制品表面洁净和干燥。
(2)“穿外衣”——在铁制品表面覆盖一层保护膜，如喷漆、涂油、搪瓷、电镀、烤蓝等。
(3)“强体质”——改变金属的组成与结构，制成耐腐蚀的合金，如制成不锈钢等。
【对点训练】
1．世界每年因锈蚀而损失的金属数量巨大，防止金属锈蚀已成为科学研究中的重大课题。下列有关金属锈蚀与保护措施中不正确的是( )
A．铁锈蚀的实质是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生了化学变化
B．同样的铁制品在潮湿多雨的西南地区比在北方干燥地区更易锈蚀
C．在铁表面刷油漆可以防止铁锈蚀
D．铝的抗锈蚀性能比铁强，生活中可用钢丝球洗刷铝锅
2．如图所示，将两枚光亮的铁钉分别用细线吊置于甲、乙中，并使部分铁钉露出液面。放置一段时间，出现了锈蚀。下列说法不正确的是( )
A．甲、乙中，气体含氧气的体积分数不相等
B．甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀
C．乙中，铁钉在水面下的部分锈蚀最严重
D．丙中，导管内上升一段水柱
实验剖析
实验　铁制品锈蚀条件的探究
1．实验原理
铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应。
2．实验操作
编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
实验 条件 铁钉与空气和水同时接触 铁钉全部浸入蒸馏水中 铁钉在干燥的空气中
实验 图示
3.注意事项
实验中所用蒸馏水经煮沸并迅速冷却，煮沸的目的是将溶解在水中的氧气除去，迅速冷却的目的是减少(或防止)空气中的氧气溶入水中；植物油的作用是将蒸馏水和空气隔绝，防止空气中的氧气溶解到水中；干燥剂的目的是干燥空气，使铁钉不与水蒸气接触。
4．实验现象及分析
实验装置 实验现象 分析
Ⅰ 铁钉生锈 Ⅰ和Ⅱ对比可知影响铁生锈的因素是氧气；Ⅰ和Ⅲ对比可知影响铁生锈的因素是水
Ⅱ 铁钉没有生锈
Ⅲ 铁钉没有生锈
5.装置创新
6．拓展应用
(1)铜锈的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]。
如图是探究影响铜锈蚀条件的实验。要证明铜锈蚀与二氧化碳有关，需要进行的是实验AD。
　　　　
　　　　
(2)若铁锈蚀条件的探究在密闭容器中进行，由于氧气的消耗会使容器内的压强变小，据此原理可用于测定空气中氧气的含量。
【对点训练】
铁是世界生产量最大的金属，也是应用最为广泛的金属。某化学学习小组对铁的锈蚀产生了浓厚的兴趣，在老师的指导下进行了如下实验探究。
【知识回顾】
(1)铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的__ __和水蒸气等发生化学反应的过程。
【实验探究】
该小组利用如下装置对铁钉锈蚀的条件进行探究，一段时间后，在A和B中没有观察到明显现象，C和D中铁钉有锈蚀。
　　　
(2)B中将蒸馏水煮沸的目的是__ __。
(3)以上装置__ __(填字母)的实验对比，说明铁钉锈蚀需要水。
(4)C中的铁钉比D中的锈蚀更严重，原因可能是__ __。
〈问题拓展〉
　为进一步探究铁钉锈蚀过程中气态物质的变化，该小组按示意图E所示装置完成以下实验：向锥形瓶中加入少量稀盐酸，同时测量锥形瓶内气体压强随时间的变化，直至铁钉表面全部生锈。锥形瓶内气体压强的变化趋势为__ __；请你解释压强变化的原因__ __。
E

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